Por que o Quilograma é uma Unidade Básica de Medida Definida no SI e não o Grama?

No sistema métrico, costumamos expressar grandezas usando unidades de medida, como comprimento em metro, temperatura em kelvin e tempo em segundo. No entanto, a unidade de massa é o quilograma (mil gramas) e não utilizamos como imaginamos o grama como unidade básica no SI.

Para começar, antigamente era difícil produzir objetos tão pequenos que tivessem exatamente um grama. Quilogramas, que equivalem a cerca de 2,205 libras, eram muito mais fáceis de produzir com precisão e mais prático para o comércio diário.

Durante a Revolução Francesa, a nova república introduziu o sistema métrico, que usava objetos naturais de tamanho uniforme em vez de, digamos, o comprimento do pé de uma pessoa importante ou um grão de cevada aleatório. Na época, os fundadores do sistema métrico definiram o grama como a massa de 1 centímetro cúbico de água a 4 graus Celsius. Mas isso equivale ao tamanho de cerca de cinco ervilhas verdes e ao peso de cinco passas. Não é uma definição muito prática para o comércio.

Então, os franceses criaram um objeto mil vezes mais pesado — o quilograma — que era uma referência muito mais útil para uso geral. Em 1875, o quilograma se consolidou internacionalmente. Dezessete países, incluindo o Brasil e os Estados Unidos, através da assinatura da Convenção do Metro, estabeleceram referências consensuais para o comprimento e a massa.

Em 1879, um protótipo internacional do quilograma, conhecido como "O Grande K (Le Grand K)", foi fabricado em Londres (Inglaterra) e armazenado na França. Em 1889, O Grande K foi declarado como padrão internacional. Ele serviu como padrão internacional de massa até 20 de maio de 2019 (último artefato físico utilizado como unidade de medida), quando o mundo concordou em redefinir o quilograma em termos de constantes fundamentais da natureza. Isso significa que agora qualquer pessoa que precise de uma medição de alta precisão pode usar um dispositivo chamado balança de Kibble para obter uma medição precisa de um quilograma — sem precisar recorrer a uma cópia do protótipo internaccional.

Embora o quilograma ainda seja a unidade internacional oficial de massa, o NIST (National Institute of Standards and Technology, ou Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia) tem revisitado a forma de medir o grama, com dispositivos de medição de massa de precisão chamados balanças de mesa Kibble. Aprimorar a capacidade em medir o grama é útil para fabricantes de produtos farmacêuticos, que desejam especificar doses de medicamentos com precisão, e para as forças armadas e empresas que precisam fabricar peças de precisão para eletrônicos, área aeroespacial, entre outras aplicações críticas que exigem controle rigoroso de massa.

fonte: NIST

crédito: B. Hayes/NIST
Balança de Kibble do NIST: Uma Revolução na Medição da Massa
A pesquisadora alemã Beatrice Rodiek prepara "a esfera" — um dos objetos mais redondos da Terra — para ser medida em uma balança de alta precisão, conhecida como balança de Kibble, no campus do NIST em Gaithersburg, Maryland (EUA).